Vapen från passet
Ämnet för artikeln är ultrahöghastighets kinetiska vapen. Detta ämne kom från analysen av de tragiska händelserna vid Dyatlovpasset i februari 1959. Nio turisters död, enligt summan av tillgängliga fakta, även i den officiella undersökningen, kvalificeras som våldsam med användning av ett okänt vapen. Detta diskuterades i artiklar som direkt ägnade sig åt dessa händelser: "Oklassificerat material - sanningen finns någonstans i närheten" och "De döda ljuger inte."
Eftersom skadorna på de dödas kroppar motsvarade gevärskulans kraft och skadans beskaffenhet indikerade den mycket små storleken på en sådan kula, drogs slutsatsen att denna kula, för att behålla sin dödliga kraft, måste har mikroskopiska dimensioner och en hastighet på cirka 1000 km / sek.
I den föregående artikeln, "Vapen från passet", underbyggdes möjligheten till supersnabb förflyttning av en kula genom atmosfären utan att förstöra den på grund av friktion mot luften; i denna artikel kommer ett försök att göras att rekonstruera själva vapnet.
Återigen om versionen av händelserna vid Dyatlov -passet. Jag tror att vår stat (dåvarande Sovjetunionen) genomförde en operation för att beslagta en okänd högteknologisk anläggning redan i februari 1959. Minst nio människor dog, troligen detta okända objekt "verkade inte lite", annars hade staten inte gjort så många ansträngningar för att dölja sitt deltagande i dessa evenemang.
Detta är bara en version, jag kan ha fel. Summan av fakta räcker inte för en entydig tolkning av de gamla händelserna, men det är inte viktigt i samband med det aktuella ämnet.
Det är viktigt att frågan väcks om verkligheten av existensen av ultrahöghastighets kinetiska vapen.
Det är viktigt att kulorna på sådana vapen effektivt kan röra sig i gas (luft) miljöer.
Det viktiga är att ett sådant vapen faktiskt kan skapas utifrån den teknik vi förfogar över.
Men låt oss prata mer om detta, vi kan naturligtvis säga att om "mikrokulan" är en produkt av okänd teknik, så är själva vapnet också baserat på fysiska principer som är okända för oss. Kanske så, men den teknik vi känner till kan accelerera en kula till hastigheter i storleksordningen 1000 km / s. Jag pratar inte om exotiska saker, som gaussiska vapen, järnvägspistoler, de vanligaste pulverteknikerna, bara i nya, moderna förpackningar.
Låt oss börja med den befintliga tekniken för höghastighets kinetiska vapen, och först sedan gå vidare till fantasi.
Artillerigräns
För traditionella artillerisystem har det teoretiska taket för projektilhastigheten nåtts hittills - cirka 2-3 km / sek. Hastigheten på förbränningsprodukterna i krut är exakt på denna nivå, nämligen att de skapar tryck på projektilens botten och accelererar det i pistolens fat.
För att uppnå detta resultat var det nödvändigt att använda en subkaliberprojektil (för att förlora en betydande del av energin), caseless-teknik (höljet kilar vid höga tryck i slyften), skott med normaliserade förbränningshastigheter i pulver och en multi- punktdetonationssystem (för att skapa enhetligt tryck under hela projektilens rörelse längs pipan) …
Gränsen har uppnåtts, en ytterligare ökning av projektilens hastighet i denna teknik vilar på det begränsande trycket som tåls av pipan, som redan är på gränsen till det möjliga. Som ett resultat har vi en sådan projektil, en ögonblicksbild av ett riktigt skott, vid tidpunkten för återställning av kalibreringsflikarna:
Var uppmärksam på bågarna nära de flygande projektilfodren, det här är chockvågorna som skrevs om i föregående artikel. I en chockvåg rör sig gasmolekyler snabbare än ljudets hastighet. Att falla under en sådan våg kommer inte att verka som lite. Men projektilens vässade kärna kan inte skapa en sådan våg, hastigheten räcker inte ….
Men till den moderna civilisationens förfogande finns en annan teknik för att skapa höghastighetskinetiska vapen, bokstavligen kosmiska i skala.
Guds pilar
Genom att bränna tusentals ton bränsle med maximal energiintensitet har mänskligheten lärt sig att skjuta upp objekt som väger tiotals ton ut i rymden och med hastigheter i storleksordningen 10 km / sek. Det är synd att inte använda dessa rymd "projektiler" med enorm rörelseenergi som ett vapen. Tanken är inte original, sedan 2000 har USA arbetat med detta projekt, dess ursprungliga namn är "Guds pilar". Man antog att föremål på marken skulle träffas av volframpilar som är cirka sex meter långa och väger cirka hundra kilo. Den kinetiska energin för en sådan pil vid sådana hastigheter är ungefär 0,1-0,3 Kilotons TNT-ekvivalent. Så här presenterades detta projekt då, för mer än 10 år sedan:
Under de senaste åren har projektet gått i skymundan, antingen har det glömts bort, eller tvärtom, det kom in på ett seriöst designarbete och fick därför stämpeln "Top Secret".
Det andra är mer troligt, en smärtsamt frestande utsikt, bara från satelliten, eftersom det ursprungligen var tänkt att inte använda detta vapen effektivt, är ballistikens lagar obönhörliga. Att rikta sig mot ett objekt kommer att leda till en kraftig minskning av hastigheten för en sådan volframpil, och därför kommer den inte att bära all energi till destruktionspunkten, i bästa fall kommer pilens hastighet vid förstörelsen att vara 5- 6 km / s.
Det finns bara en väg ut, den inledande inriktningen görs genom att korrigera själva satellitbanan, och för detta använder de inte de vanliga satelliterna utan manövrerande orbitalsystem, för oss är det "Spiralen" som har dött i Bose och dess bärare "Arrow". För amerikanerna har ämnet inte dött, tvärtom, just nu är nästa Shuttle X-37B i rymden. Så här ser det ut:
En av de uppenbara användningsområdena för detta obemannade fordon är en rymdbombare beväpnad med "Guds pilar" som redan beskrivits.
Så, orbital kinetiska vapen är framtiden för lokala konflikter, idealiska, förresten. Men det här är inte vårt ämne, låt oss återgå till "våra baggar", traditionell pulverteknik.
Kinematik för projektilacceleration
Pistelfästet, enligt principen för dess verkan, har inte ändrats sedan det uppfanns, det är en cylinder (fat), en kolv (projektil) och en laddning (pulver) placerad mellan dem. I detta schema bestäms projektilens hastighet i gränsen av expansionshastigheten för laddningens förbränningsprodukter, detta värde är högst 3-4 km / s och beror på trycket i förbränningsvolymen (mellan projektilen och kolvens botten).
Moderna artillerisystem har närmat sig den teoretiska gränsen för projektilhastigheten i detta kinematiska schema, och en ytterligare hastighetsökning är nästan omöjlig.
Så schemat måste ändras, men är det i allmänhet möjligt att accelerera projektilen till en högre hastighet än vad förbränningsprodukterna från krut kan ge? Vid första anblicken är det omöjligt, omöjligt att skjuta projektilen snabbare än hastigheten på gaserna som utför detta höghastighetstryck.
Men sjömän har länge lärt sig att accelerera sina segelfartyg till hastigheter som är högre än vindhastigheten, i vårt fall är detta en direkt analogi, ett rörligt gasmedium överför sin energi till ett fysiskt objekt, här är deras senaste prestation:
Detta "mirakel" med en vindhastighet på 40 km / h på grund av det "sneda" seglet kan röra sig med en hastighet av 120 km / h, det vill säga tre gånger snabbare än luften som rör denna segelbåt. Detta uppnås vid första anblicken ett paradoxalt resultat på grund av att hastigheten är en vektormängd och rörelse i vinkel mot vindens riktning med hjälp av det "sneda" seglet är möjligen snabbare än själva vinden.
Så artilleristerna har någon att låna av de nya principerna för spridning av skal, skräddarna har en lämplig princip, eller snarare, från sitt huvudsakliga verktyg, saxen.
Closing Blades -effekt
Det finns ett sådant begrepp, "tankeexperiment", allt som rör vidare förutsätter närvaro av fantasi, åtminstone på vardagsnivå … av ett elva år gammalt barn.
Föreställ dig sax, de är skilda, deras spetsar ska skiljas med en centimeter och bladen har en stängningspunkt på ett avstånd av 10 centimeter från spetsarna.
Vi börjar stänga dem "hela vägen".
Så, under tiden tipsen passerar en centimeter, kommer stängningspunkten att röra sig tio centimeter.
I ett sådant system är rörelsehastigheterna för fysiska föremål maximala vid saxens spetsar. Men, viktigast av allt, krafternas tillämpningspunkt (punkten för stängning av bladen) kommer att röra sig med en hastighet som är 10 gånger större än hastigheten för fysiska föremål i ett sådant system. Eftersom stängningstiden rör sig 10 centimeter under stängningstiden (medan saxens spetsar passerar en centimeter).
Tänk dig nu, vid skärningspunkten mellan bladen, (vid stängningspunkten) placeras ett litet fysiskt föremål (till exempel en boll), och så kommer det att röra sig med hastigheten för förskjutning av stängningspunkten, d.v.s. tio gånger snabbare än saxspetsar.
Denna enkla analogi gör det möjligt att förstå hur det med en given hastighet i en fysisk process är möjligt att få en tillämpningspunkt för krafter som rör sig mycket snabbare än det fysiska föremålet självt.
Och dessutom hur denna tillämpningspunkt för krafter kan accelerera fysiska föremål till hastigheter som är mycket högre än rörelsehastigheten för fysiska föremål som är involverade i acceleration (blad i vårt exempel).
För enkelhetens skull kommer vi att kalla denna accelerationsmekanism för fysiska objekt "Avslutande saxeffekt".
Jag tror att det är lätt att förstå även för en person som inte kan fysikens grunder, åtminstone min 11-åriga dotter omedelbart, efter att jag förklarade det för henne, gav mig en uppenbar koppling och sa: ".. ja, det är som att skjuta ett citronfrö med fingrarna … ".
Faktum är att geniala barn i sin enkelhet länge har använt denna effekt för sina upptåg, knipat det hala fröet med tummen och pekfingret och "skjutit" från ett sådant improviserat booster -set. Så denna metod har redan använts av många av oss i praktiken i barndomen …
Acceleration av kulor med hjälp av "stängningssax" och "vektortillägg av hastigheter"
Någon kanske tror att författaren är upptäckaren av ny teknik, för någon, tvärtom kan det tyckas att han är en drömmare. Inget behov av känslor förrän jag kommer på något nytt. Denna teknik används redan i verkliga artillerisystem baserade på de kumulativa explosionsprinciperna. Endast orden används där för knepigt, men som du vet: "som du heter fartyget, så kommer det … att flyga."
Den kumulativa effekten upptäcktes av misstag på 30 -talet av förra seklet och fann omedelbart tillämpning i artilleri. En formad laddning för att accelerera en gasstråle använder två av de ovan nämnda effekterna samtidigt - effekten av vektortillägget av hastigheter och effekten av stängningssax. I mer avancerade implementeringar placeras en metallkärna i den kumulativa strålen, som accelereras av denna stråle till hastigheten på själva jet, den så kallade "slagkärnan".
Men denna teknik har en fysisk gräns, detonationshastigheten är 10 km / sek (begränsande) och öppningsvinkeln för den kumulativa konen är 1:10 (fysisk slutlig styrka). Som ett resultat får vi gasutflödeshastigheten vid nivån 100-200 km / sek. I teorin.
Detta är en mycket ineffektiv process, det mesta av energin går till spillo. Dessutom finns det ett problem med inriktning, som beror på enhetligheten hos den formade laddningsdetonationen och dess enhetlighet.
Trots det har tekniken redan lämnat laboratorierna och har använts i standardvapen sedan mitten av åttiotalet av förra seklet, detta är den välkända pansarvattnet "gruvan" TM-83 med en dödszon på mer än 50 meter. Och här är det sista och dessutom ett inhemskt exempel:
Detta är en anti-helikopter "min", räckvidden för "spottande" formad laddning är upp till 180 meter, det slående elementet ser ut så här:
Detta är ett foto av chockkärnan under flygning, omedelbart efter dess avgång från den kumulativa gasstrålen (svart moln till höger) är spåren av chockvågen synlig på ytan (Mach cone).
Låt oss kalla det hela med deras rätta namn, chockkärnan är Kula med hög hastighet, sprids bara inte i fatet, utan i en gasström. Och den formade laddningen i sig är Fatlöst artillerifäste, detta är precis vad vi behöver för rekonstruktion av vapen från passet.
Hastigheten på en sådan kula är 3 km / s, det är väldigt långt från den teoretiska teknikgränsen på 200 km / s. Låt mig förklara varför - den teoretiska hastighetsgränsen uppnås under vetenskapliga experiment under laboratorieförhållanden, det räcker för att få minst ett rekordresultat under experimentens gång. Och i riktiga vapen ska utrustning fungera med hundraprocentig garanti.
Metoden för att accelerera ett föremål med en kumulativ stråle vid små stängningsvinklar för den explosiva konen (25-45 grader) ger inte korrekt siktning och ofta släpper stötkärnan helt enkelt ur gasstrålens fokus och lämnar det som kallas " mjölk".
För stridsanvändning görs en kumulativ urtagning med en stängningsvinkel på mer än 100 grader, vid sådana vinklar i en kumulativ urtagning kan en hastighet på mer än 5 km / s inte uppnås ens i teorin, men tekniken fungerar pålitligt och är gäller i stridsförhållanden.
Det är möjligt att påskynda processen att "stänga saxen", men i det här fallet bör detonationsmetoden överges för att bilda punkten för applicering av krafter i den explosiva kanalen. För att göra detta är det nödvändigt att explosionen passerar längs kulaccelerationens väg med en högre hastighet än detonationsmekanismen kan ge.
I det här fallet bör detonationsschemat säkerställa samtidig sprängning av sprängämnen längs hela explosivkanalens längd, och saxeffekten bör erhållas på grund av det koniska arrangemanget av väggarna i den explosiva kanalen, som visas i figuren:
Att skapa ett system för samtidig detonering av ett sprängämne i spridningskanalen är en ganska genomförbar uppgift för en modern teknisk nivå.
Och dessutom kommer frågan om fysisk styrka omedelbart att lösas, röret från detonerande ämnet kommer inte att ha tid att kollapsa under kulans flygning, eftersom den mekaniska belastningen överförs långsammare än den explosiva processen kommer att gå.
För en kula är det kraftapplikationspunkten som är viktig, det enda problemet är kontrollen över rörelsens hastighet för våldets tillämpning, så att kulan alltid är vid denna punkt, men mer om det senare, detta är redan en teknik, inte en teori.
Det återstår att räkna ut skalningen av överklockningsprocessen för en sådan kula, nämligen i vilka massdimensionella parametrar för att implementera denna teoretiska mekanism i praktiken.
RTT -skalningslag
Vi lever i ihållande vanföreställningar, ett exempel på en sådan vanföreställning är det associerade begreppsbuntet: "mer betyder mer kraftfullt." Artillerivetenskapen är mycket konservativ och följer denna princip helt än så länge, men ingenting varar för alltid under månen.
Fram till nyligen var detta associativa paradigm på många sätt korrekt och billigare när det gäller praktisk implementering. Men nu är detta inte längre fallet, tekniska genombrott genomförs där principerna ändras till raka motsatsen.
Jag kommer att ge ett exempel från mitt yrke, datorer på 20-30 år har minskat i volym med 1000 gånger, och deras datorkraft har också ökat med tusen gånger.
Jag skulle generalisera detta exempel till en global skala och formulera det i form av en lag, till exempel: " Ökningen av effektiviteten i den fysiska processen är omvänt proportionell mot volymen som används för att genomföra denna process ".
Jag kommer att kalla det R_T_T -lagen, till höger om upptäckaren, vad händer om namnet kommer att slå rot?
Jag kommer att bli känd!
Det är naturligtvis ett skämt, men varje skämt har ett gran av sanning, så vi kommer att försöka bevisa för artilleristerna att deras ingenjörsvetenskap också följer denna lag.
Låt oss räkna "våra baggar", med tanke på trycket i gaserna i förbränningsprodukterna från sprängämnen, massan av "mikrokulan", dess effektiva yta kan beräknas accelerationsavståndet, med andra ord, pipans längd i som "mikrokulan" accelereras till en given hastighet.
Det visade sig att en sådan "mikrokula" kan accelereras upp till 1000 km / sek på bara 15 centimeters avstånd.
Våra "saxar" stänger med en fördubblad hastighet av explosionsprodukternas gaser - 20 km / s, vilket innebär att för att få en stängningshastighet på 1000 km / s och en ingångsmätare med en diameter på 1 mm för en explosiv kanal 150 mm lång, bör utgångsmätaren vara 1,3 mm.
Det återstår att förstå hur mycket sprängämne som behövs för sådan acceleration, men allt är enkelt här, fysiken är universell och dess lagar är oförändrade, för att sprida en kula en miljon gånger lättare och tusen gånger snabbare än vår standard, kommer en gevärskula att kräva exakt samma energi som för acceleration av en konventionell gevärskula.
Följaktligen måste sprängämnets energi förbli oförändrad, men sprängämnets art måste vara annorlunda, krutet passar inte, brinner för långsamt, ett detonerande sprängämne behövs. Med andra ord måste du göra ett 150 mm långt rör från 5 gram sprängämne, till exempel RDX. och en inloppsdiameter på 1 mm. och helgen är 1, 3 mm..
För explosionens styrka och koncentration inne i "mikrokulans" passage kanal är det nödvändigt att placera denna struktur i en stark metallcylinder. Och att lyckas producera samtidig och enhetlig explosiv detonation på hela avståndet av "mikrokulan" -flyget.
För att sammanfatta finns fysiska principer för att accelerera en kula till hastigheter på 1000 km / s tillgängliga även på grundval av pulverteknik, dessutom används dessa principer i riktiga vapensystem.
Skynda bara inte in i laboratoriet och försök att implementera ett sådant explosivt accelerationssystem, det finns ett betydande problem, initialhastigheten för "mikrokulan" i en sådan explosiv kanal måste vara större än hastigheten för att stänga explosiva fronter, annars fungerar inte effekten av att "stänga sax".
Med andra ord, för att injicera en "mikrokula" i den explosiva kanalen måste den först accelereras till en hastighet av cirka 10 km / s, och detta är inte alls lätt.
Därför kommer vi att lämna de tekniska detaljerna för genomförandet av ett sådant hypotetiskt skjutsystem för nästa del av den här artikeln, så att fortsätta …
